化学反应动力学六、七、九章答案文档格式.doc
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(a)反应截面与反应速率常数的关系为:
k(u)=бRuR其中,uR:
相对平动速率
解法1:
因反应截面为常数,故可先求出平均速率,然后据k(T)=бR<
uR>
求k(T)
根据气体分子运动论:
其中:
:
Maxwell-Boltzmann分布函数:
折合质量。
则有:
k(T)=бR<
解法2:
(b)
Arrhenius公式为:
,k与T呈指数关系,随T的增加,k呈指数增长。
而(a)k(T)∝T1/2,
(b),
与Arrhenius公式中k与T的关系不同。
2.ForaLennard-Jones“6-12”potentialdeterminetheinternucleardistanceatthepotentialenergyminimum.
解:
Lennard-Jones势能函数为:
其中:
ε:
Lennard-Jones势能函数的势阱深度
r:
分子间距离
σ:
V(r)=0,r≠∞时的r值。
则:
当时,势能V为最小值,
得:
即,势能最小时,核间距
3.Thefollowingreactionwasdoneexperimentallyatvarioustemperaturesinordertoobtainrateconstants:
O+HO2→OH+O2
T1=298Kk1=6.1x10-11cm3/molecule·
s
T1=229Kk2=7.57x10-11cm3/molecule·
(a)Usingtheexperimentaldata,findtheactivationenergyEact.
(b)CalculatethefollowingthermodynamicpropertiesatT=298Kusingtransitionstatetheory:
ΔE≠,ΔH≠,ΔS≠,ΔG≠.
(a)由Arrhenius公式
得:
(1)
(2)
:
则:
(b)考虑恒温恒压过程:
因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,故需据kc计算出kp:
据,得:
或:
由过渡态理论速率常数表达式:
得:
又:
,因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,
故:
由得:
4.ThereactionofCHwithN2isofimportanceinthechemistryofplanetaryatmospheresandhydrocarbonflames.Byunderstandingthebasicreaction,othercomplexsystemssuchascombustionintheenvironmentcanbestudied.Thereactionis
CH+N2→(CHN2)≠→HCN+N
Usingtransitionstatetheory,findthepartitionfunctionsforeachmoleculeandthentherateconstantat298K.Also,specifyallthedegreesoffreedomandthetemperaturedependenceoftheAfactor.Fromexperiment,thesecond-orderrateconstantat298Khasbeenfoundtobekexp=7.1x10-14cm3/molecule·
s.
PropertiesoftheTransitionState+Molecules
CHN2HCN2(assumelinearadduct)
M(amu=g/mol)13.01928.01341.032
I(10-40gcm2)1.93513.99873.2
Eo≈221J/mol
ν(cm-1)273323303130;
2102;
1252;
1170;
564;
401
gelec212
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